單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--智能搶答器的設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)

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單片機(jī)課程設(shè)計(jì)--智能搶答器的設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)_第1頁(yè)

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1、　　課程設(shè) 計(jì)　　題目：智能搶答器的設(shè)計(jì)與功能實(shí)現(xiàn)　　班級(jí)：計(jì)科2011級(jí)03班　　學(xué)生姓名：　　指導(dǎo)老師： &l

2、t;p>　　二〇一四年一月　　目錄　　一．引言.................................................-3-　　二．設(shè)計(jì)方案...............................

3、..............-3-　　三．硬件設(shè)計(jì).............................................-4-　　3.1 電路核心部分....................................-4-　　3.2 數(shù)碼管顯示部分....................

4、..............-5-　　3.3 電路其他部分....................................-6-　　3.6 PCB電路圖.......................................-6-　　3.7 實(shí)物電路圖........................

5、..............-7-　　四．軟件的實(shí)現(xiàn)　　1. 程序流程圖.......................................-8-　　2.軟件程序代碼......................................-9-

6、;　　五．結(jié)果分析............................................-22-　　六．小結(jié)................................................-25-　　參考文獻(xiàn)...........................................-27

7、-　　附注...............................................-27-　　一、引言　　無(wú)論是學(xué)校、企業(yè)、軍隊(duì)還是益智性電視節(jié)目，都會(huì)舉辦各種各樣的智力競(jìng)賽，都會(huì)用到搶答器。因此搶答器是必不可少的最公正的用具。在我們各種競(jìng)賽中我們也經(jīng)常

8、能看到有搶答的環(huán)節(jié)，某些舉辦方采用讓選手通過(guò)舉答題板的方法判斷選手的答題權(quán)，這在某種程度上會(huì)因?yàn)橹鞒秩说闹饔^誤斷造成比賽的不公平性，而搶答器的應(yīng)用就能避免這種弊端。而目前市場(chǎng)上已有各種各樣的智力競(jìng)賽搶答器，但絕大多數(shù)是早期設(shè)計(jì)的，以模擬電路、數(shù)字電路或者模擬電路與數(shù)字電路相結(jié)的產(chǎn)品，功能越多電路越復(fù)雜，且成本也比較高，發(fā)生故障的可能性也比較高，無(wú)法做到顯示方式簡(jiǎn)單，無(wú)法判斷提前搶按鍵的行為。隨著科技的飛速發(fā)展，能夠?qū)崿F(xiàn)搶答器功能的方式有

9、多種，可以采用模擬電路、數(shù)字電路或模擬與數(shù)字電路相結(jié)合的方式以及利用微電腦芯片作為核心部件進(jìn)行邏輯控制及信號(hào)產(chǎn)生的單片機(jī)技術(shù)和C語(yǔ)言編程而設(shè)計(jì)的多路智力競(jìng)賽搶答器。本文利用multisim電路仿真軟件強(qiáng)大的仿真功能，采用層次電路設(shè)計(jì)，將各功能的單位電路設(shè)計(jì)成層次電路，這樣每個(gè)單元電路和整體電路連線一目了然，既美觀也便于閱讀，還有利于團(tuán)隊(duì)設(shè)計(jì)，因每一層次電路為一獨(dú)立電路，便于獨(dú)立設(shè)計(jì)和修改。該搶答器在保留了原始&l

10、t;p>　　二、設(shè)計(jì)方案　　本次設(shè)計(jì)，采用一片80C51芯片檢測(cè)8個(gè)用戶按鍵優(yōu)先順序，用數(shù)碼管顯示倒計(jì)時(shí)60秒，在60秒內(nèi)判斷有沒(méi)有選手搶答問(wèn)題，如沒(méi)有則進(jìn)入下一個(gè)倒計(jì)時(shí);如有, 裁判判斷選手的回答答案是否正確，同時(shí)按鍵表示選手答案正誤，并給與選手加分或扣分，最終得出所以選手得分并決出優(yōu)勝者。 <b&g

11、t;　　具體步驟如下：　　1. 8 路輸入，編號(hào)為1～8；　　2. 裁判用開(kāi)關(guān)控制系統(tǒng)的清零和搶答開(kāi)始；　　3. 搶答器具有鎖存和顯示第一個(gè)搶答者的編號(hào)并禁止其他選手搶答的功能；　　4. 搶答器在裁判啟動(dòng)后開(kāi)始搶答，具有60 秒倒計(jì)時(shí)功能，在60秒內(nèi)搶

12、答有效，停止時(shí)并顯示搶答時(shí)刻；　　5. 60秒內(nèi)無(wú)人搶答，本次搶答無(wú)效，選手若搶答，顯示搶答無(wú)效；　　6. 若裁判尚未啟動(dòng)，選手若搶答，顯示搶答無(wú)效或報(bào)警；　　7. 答題完成后，裁判判定答案正確與否，并給出此相應(yīng)的成績(jī)；　　8. 進(jìn)入下一輪搶答&l

13、t;p>　　9. 所有問(wèn)題搶答完畢后，統(tǒng)計(jì)總成績(jī)予以判定優(yōu)勝者。　　三、硬件設(shè)計(jì)　　具體電路設(shè)計(jì)由一個(gè)51單片機(jī)組成的核心部分和八個(gè)用戶搶答按鍵，系統(tǒng)復(fù)位鍵，開(kāi)始判斷鍵等其他鍵位構(gòu)成。每人擁有一個(gè)紅綠燈代表正確與否（紅色為錯(cuò)誤，綠色為正確）。四位七段數(shù)碼管顯示題號(hào)，選手號(hào)，倒計(jì)時(shí)，選手成績(jī)等具體數(shù)字。</

14、p>　　各個(gè)電路具體部分如下圖：　　（3.1-電路圖核心部分）　?。?.2-數(shù)碼管顯示部分）　?。?.3-用戶搶答按鍵部分）　?。?.4-正誤判斷顯示部分）　?。?.5-電源部分）

15、　　(3.6-電路板PCB圖)　?。?.7-電路板實(shí)體視圖正面）　?。?.8-電路板實(shí)體視圖背面）　　四、軟件的實(shí)現(xiàn)　　軟件設(shè)計(jì)具體流程圖如下：　　2、軟件程序源代碼：&l

16、t;/p>　　#include <reg51.h>　　// 　　//a - P00　　//b - P02　　//c - P04　　//d - P05</p&g

17、t;　　//e - P06　　//f - P01　　//g - P03　　//D1 - P03　　//D2 - P02　　//D3 - P01　　//D4 -

18、P00　　//0到9的數(shù)碼管值,最后是'-'　　unsigned char code numbers[11] = {0x77,0x14,0x6D,0x3D,0x1E,0x3B,0x7B,0x15,0x7F,0x3F,0x08};　　//鎖存器引腳</p&

19、gt;　　sbit latch = P0^7;　　//F2引腳　　sbit key_f1 = P3^1;　　#define KEY_F10x02　　//F1引腳</p

20、>　　sbit key_f2 = P3^0;　　#define KEY_F20x01　　//開(kāi)始鍵　　sbit key_start = P3^2;　　#define KEY_START0x04</

21、p>　　//LED　　sbit leda0 = P2^7;　　sbit leda1 = P2^6;　　sbit leda2 = P2^5;　　sbit ledc1 = P2^4;&l

22、t;p>　　sbit ledc2 = P2^3;　　//待顯示的值　　//unsigned long disp_value = 0;　　//要顯示的數(shù)位(低4位表示,1為顯示)　　unsigned char disp_mask

23、=0x0F;　　//標(biāo)志:60秒倒計(jì)時(shí)是否進(jìn)行中　　bit bIsCountdownTimerPresent;　　void delay(void)　　{　　int i;<

24、;/b>　　for(i=0; i<100; i++)　　;　　}　　void disp_value(int value)

25、{　　unsigned char b4,b3,b2,b1;　　bit negvalue=0;　　if(value<0){　　negvalue=1;　　value=-value;&l

26、t;p>　　}　　b4 = value / 1000;　　b3 = value%1000/100;　　b2 = value%100/10;　　b1 = value%10;　　latch

27、= 1;　　P0 &= ~0x7F;　　latch = 1;　　if(disp_mask&0x08){　　if(negvalue) b4=10;　　P0 |= ~numbers[b4] & 0x7F;&l

28、t;/p>　　}　　else P0 |= 0x7F;　　latch = 0;　　P0 = 0x08;　　delay();　　P

29、0 &= ~0x7F;　　latch = 1;　　if(disp_mask&0x04){　　P0 |= ~numbers[b3] & 0x7F;　　}　　else P

30、0 |= 0x7F;　　latch = 0;　　P0 = 0x04;　　delay();　　P0 &= ~0x7F;　　latch = 1;

31、　　if(disp_mask&0x02) P0 |= ~numbers[b2] & 0x7F;　　else P0 |= 0x7F;　　latch = 0;　　P0 = 0x02;　　delay();

32、　　P0 &= ~0x7F;　　latch = 1;　　if(disp_mask&0x01) P0 |= ~numbers[b1] & 0x7F;　　else P0 |= 0x7F;　　latch = 0;

33、;　　P0 = 0x01;　　delay();　　P0 &= ~0x7F;　　latch = 0;　　}　　char ti

34、mer_value=0;　　char timer_count = 0;　　void t1(void) interrupt 3　　{　　//static char x=60;　　TL1 = 0x

35、E0;　　TH1 = 0xB1;　　timer_count++;　　if(timer_count>=50){　　timer_value--;　　if(timer_value<0) disp_mask ^= 0x0F;&

36、lt;/p>　　if(timer_value<-5){　　bIsCountdownTimerPresent = 0;　　TR1 = 0;　　}　　timer_co

37、unt = 0;　　}　　disp_value(timer_value<0?0:timer_value);　　}　　//設(shè)置定時(shí)器1為60秒倒計(jì)時(shí)模式

38、;　　//周期為20ms　　void set_timer_for_count_down(void)　　{　　TR1 = 0;　　TMOD &= ~0x

39、F0;　　TMOD |= 0x10;　　TL1 = 0xE0;　　TH1 = 0xB1;　　EA = 1;　　ET1 = 1;&

40、lt;p>　　disp_mask &= ~0x0C;　　disp_mask |= 0x03;　　timer_value = 60;　　timer_count = 0;　　bIsCountdownTimerPresent = 1;<

41、;p>　　TR1 = 1;　　}　　unsigned char read_func_keys(void)　　{　　unsigned char ret =

42、 0;　　volatile unsigned int tmpdelay;　　key_f1 = 1;　　key_f2 = 1;　　if(key_f1==0){　　for(tmpdelay=10000; tmpdelay>0;

43、tmpdelay--)　　;　　if(key_f1==0){　　ret |= KEY_F1;　　while(key_f1==0)　　;

44、　　}　　}　　if(key_f2==0){　　for(tmpdelay=10000; tmpdelay>0; tmpdelay--)　　;</

45、b>　　if(key_f2==0){　　ret |= KEY_F2;　　while(key_f2==0)　　;　　}<

46、p>　　}　　if(key_start==0){　　for(tmpdelay=10000; tmpdelay>0; tmpdelay--)　　;　　if(key_start==0){&

47、lt;/p>　　ret |= KEY_START;　　while(key_start==0)　　;　　}　　}

48、　　return ret;　　}　　unsigned char read_user_keys(void)　　{　　P1 = 0xFF;

49、;　　return ~P1;　　}　　unsigned char get_current_user(unsigned char key)　　{　　unsigned char times;</

50、p>　　for(times=1; times<9; times++){//注意是9　　if(key & 1) return times;　　else key >>= 1;　　}

51、　　return 0;　　}　　#define CONFIG_LED(a0,a1,a2,c1,c2)do{leda0=a0;leda1=a1;leda2=a2;ledc1=c1;ledc2=c2;} while(0)　　void dis

52、p_led(char which,char what)　　{　　switch(which)　　{　　case 1:CONFIG_LED(1,1,1,what,!what);break;</p

53、>　　case 2:CONFIG_LED(0,1,1,what,!what);break;　　case 3:CONFIG_LED(1,0,1,what,!what);break;　　case 4:CONFIG_LED(0,0,1,what,!what);break;　　case 5:C

54、ONFIG_LED(1,1,0,what,!what);break;　　case 6:CONFIG_LED(0,1,0,what,!what);break;　　case 7:CONFIG_LED(1,0,0,what,!what);break;　　case 8:CONFIG_LED(0,0,0,what,!wha

55、t);break;　　}　　}　　bit bIsCountdownTimer2Present=0;　　int timer2_times=0;　　void

56、t0(void) interrupt 1　　{　　TL0 = 0xE0;　　TH0 = 0xB1;　　timer2_times--;　　if(timer2_times<0){</p

57、>　　TR0 = 0;　　bIsCountdownTimer2Present = 0;　　}　　}　　//周期為500ms<

58、/p>　　void delay_timer(int m20ms)　　{　　TR0 = 0;　　TMOD &= ~0x0F;　　TMOD |= 0x01;<

59、/p>　　TL0 = 0xE0;　　TH0 = 0xB1;　　EA = 1;　　ET0 = 1;　　timer2_times = m20ms;

60、　　bIsCountdownTimer2Present=1;　　TR0 = 1;　　}　　void close_led(void)　　{&l

61、t;/p>　　ledc1=0;　　ledc2=0;　　}　　void main(void)　　{</b&g

62、t;　　unsigned char done=1;　　int x = 0;　　unsigned char key;　　unsigned char user;　　char score[8]={0};<p

63、>　　while(done <= 3){　　begin:　　close_led();　　//顯示當(dāng)前答題數(shù)　　disp_mask = 0x03;<p

64、>　　disp_value(done);　　//等待裁判按下"開(kāi)始"　　key = read_func_keys();　　if( ! (key & KEY_START) ){　　continue;&l

65、t;/p>　　}　　//裁判按下了"開(kāi)始"鍵　　done++;　　//開(kāi)始60秒倒計(jì)時(shí)　　set_timer_for_count_down();&l

66、t;/p>　　//判斷時(shí)間是否結(jié)束 && 是否有人按下鍵　　for(;;){　　while(bIsCountdownTimerPresent){　　key = read_user_keys();<p&g

67、t;　　//沒(méi)人按且時(shí)間沒(méi)到　　if(key==0){　　continue;　　}　　//在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)有人按鍵　　TR1 = 0;&l

68、t;/b>　　//取得按下鍵的用戶　　user = get_current_user(key);　　//循環(huán)顯示用戶名　　disp_mask = 0x01;　　delay_tim

69、er(100);　　while(bIsCountdownTimer2Present){　　disp_value(user);　　}　　//重新開(kāi)始計(jì)時(shí)并在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)判斷正誤　　set_tim

70、er_for_count_down();　　while(bIsCountdownTimerPresent){　　key = read_func_keys();　　if(key & KEY_START){　　//取消到下一題&l

71、t;/p>　　TR1 = 0;　　goto begin;　　}　　if(key & KEY_F1){　　//回答正確<

72、;/p>　　TR1 = 0;　　disp_led(user,1);　　//加分　　score[user-1] += 10;　　//顯示分?jǐn)?shù)</b

73、>　　for(x=0; x<4; x++){　　delay_timer(50);　　disp_mask = 0x0F;　　while(bIsCountdownTimer2Present)　　disp_value(sco

74、re[user-1]);　　delay_timer(50);　　while(bIsCountdownTimer2Present)　　;　　}<b&g

75、t;　　//回到開(kāi)始　　goto begin;　　}else if(key & KEY_F2){　　//回答錯(cuò)誤　　TR1 = 0;<p&

76、gt;　　disp_led(user,0);　　//扣分　　score[user-1] -= 10;　　//顯示分?jǐn)?shù)　　for(x=0; x<4; x++){<

77、p>　　delay_timer(50);　　disp_mask = 0x0F;　　while(bIsCountdownTimer2Present)　　disp_value(score[user-1]);　　delay_timer(50);&l

78、t;p>　　while(bIsCountdownTimer2Present)　　;　　}　　//回到開(kāi)始　　goto begin;

79、　　}　　}　　//超時(shí)　　score[user-1] -= 10;　　disp_led(user,0);<

80、p>　　//進(jìn)入下一題　　}　　//沒(méi)有人按鍵　　//進(jìn)入下一題　　break;</b&g

81、t;　　}　　}　　while(1){　　//結(jié)束,循環(huán)顯示各選手的成績(jī)　　for(x=0;x<8;x

82、++){　　//選手號(hào)　　disp_mask = 0x01;　　delay_timer(50);　　while(bIsCountdownTimer2Present)　　disp_value(x

83、+1);　　disp_mask = 0x0F;　　delay_timer(50);　　while(bIsCountdownTimer2Present)　　disp_value(score[x]);　　}

84、　　}　　}　　五、結(jié)果分析　　本課程設(shè)計(jì)所有的結(jié)果我們均采用了實(shí)際試驗(yàn)圖片的描述方式，用圖片輔以數(shù)字以及說(shuō)明從而闡釋結(jié)果。</p&

85、gt;　?。?.1-搶答倒計(jì)器60S，從圖中55看出搶答所剩余時(shí)間為55秒）　?。?.2-選手號(hào)，從圖中01可以看出此時(shí)是1號(hào)選手搶答成功，并予以回答）　?。?.3-回答錯(cuò)誤扣10分，從圖中看出為-10分，表明該人回答錯(cuò)誤，裁判予以扣除十分）　?。?.4-回答正確加10分，從</p&g

86、t;　　圖中顯示10，表明該人回答正確，裁判予以十分的獎(jiǎng)勵(lì)）　?。?.5-題號(hào)，圖中顯示為4，表明已經(jīng)搶答完3道題，裁判正在對(duì)第四題予以闡述）六、小結(jié)　　通過(guò)本次課程設(shè)計(jì)，不僅有效鞏固了本學(xué)期所學(xué)單片機(jī)以及微機(jī)原理的相關(guān)知識(shí)，加強(qiáng)了對(duì)重要知識(shí)點(diǎn)的記憶和理解，又尤其是對(duì)C語(yǔ)言的回顧對(duì)我們幫助甚大，從中還學(xué)會(huì)如何運(yùn)用Protues仿真進(jìn)

87、行仿真，以及如何使用覆銅板進(jìn)行實(shí)物制作，受益匪淺，現(xiàn)總結(jié)如下。　　搶答器的設(shè)計(jì)在本學(xué)期ARM實(shí)驗(yàn)中操練過(guò)，因此對(duì)其并不陌生。但它的功能要求相對(duì)于ARM實(shí)驗(yàn)中的搶答器要更深一步，不僅添加了定時(shí)電路、報(bào)警電路，其按鍵選擇控制電路也要比原先復(fù)雜。對(duì)于單元電路的設(shè)計(jì)，均較順利的完成。而本設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于按鍵控制電路的設(shè)計(jì)，如何在第一位搶答者搶答題目后讓編碼器停止工作；如何使計(jì)時(shí)電路在搶答后停止倒計(jì)時(shí)；如何

88、讓定時(shí)電路和搶答電路同時(shí)清零。設(shè)計(jì)過(guò)程中，根據(jù)以往搶答器設(shè)計(jì)思路，及查閱相關(guān)資料。從實(shí)驗(yàn)及操作中折射出我們?cè)谄綍r(shí)的學(xué)習(xí)中的死板，缺乏變通思考的能力。在電路仿真的過(guò)程中，由于Protues操作相對(duì)較簡(jiǎn)單，因此在仿真過(guò)程中較為順利。只有在總電路圖的仿真時(shí)，往往會(huì)因?yàn)楣?jié)點(diǎn)太小將按鍵各節(jié)點(diǎn)接錯(cuò)，最后導(dǎo)致未出現(xiàn)相應(yīng)仿真結(jié)果，經(jīng)過(guò)認(rèn)真反復(fù)排查電路，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題所在，從而有效的更正，最終完成仿真任務(wù)，也從側(cè)面驗(yàn)證了電路圖的正確性。在實(shí)物制作過(guò)程中，由于第

89、一次接觸覆銅板，對(duì)覆銅板的結(jié)構(gòu)及相關(guān)注意事項(xiàng)不十分了解，經(jīng)查閱相關(guān)資料，對(duì)其有了一個(gè)大致的了解。但在整體布局及相通插孔的有效利用等方面，還需進(jìn)一步加強(qiáng)。由于芯片節(jié)點(diǎn)較多，因此，只完成了搶答電路的制作。在連線過(guò)程中，較為細(xì)心仔細(xì)，　　參考文獻(xiàn)：　　[1]賈金玲. 單片機(jī)原理及應(yīng)用[M].成都：電子科技大學(xué)出版社，200

90、4.8　　[2]胡偉. 單片機(jī)C程序設(shè)計(jì)及應(yīng)用實(shí)例. 北京：人民郵電出版社,2003　　[3]韓毅剛計(jì)算機(jī)通信技術(shù). 北京市：北京航空航天大學(xué)出版社，2007　　[4]賈金玲微型計(jì)算機(jī)原理及應(yīng)用-理論.實(shí)驗(yàn).課程設(shè)計(jì).重慶大學(xué)出版社21世紀(jì)高等學(xué)校本科系列教材</p&

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